2020年11月12日、Alex Fraser
レーザー安全性
世界中で、OSHAのような政府機関が職場の衛生と安全を確保するための安全基準を確立しています。製造環境でレーザー技術の安全性を完全に確保するためには、安全基準を適切に実施し、健康リスクを防ぐ必要があります。レーザーの安全性に関する重要な考慮事項の1つは、ヒュームの抽出とフィルタリングです。
レーザークリーニング、レーザー彫刻、レーザー切断、レーザー溶接などのレーザー加工はすべて汚染物質を空気中に放出します。これらの汚染物質には、最初に抽出してからろ過する必要がある粉塵やヒュームが含まれます。
レーザーヒューム抽出における3つの重要なヒント
ヒント1：効率性を高めるためにソースキャプチャを実行する
ヒュームを取り込む際は、ヒュームの発生源の横にヒューム抽出ノズルが配置されている場合が最も効果的です。機械的拘束がありノズルを配置できない場合は、可能な限り近くでヒュームを抽出する必要があります。動作中にレーザーが移動した場合、ノズルはレーザービームに追従してヒュームの抽出効率を維持する必要があります。
複数のプロセスでヒュームが発生する場合は、1つのヒューム収集装置と集塵装置を使用します。例えば、溶接と同時にレーザークリーニングを行うメーカーは、溶接ヒューム抽出器を1台採用します。
ヒント2：電力線通信による安全対策の自動化
ヒュームのフィルタリングに問題が発生した場合、レーザーがすぐにシャットダウンされるように、フィルタリングシステムをPLC機器に接続する必要があります。
ここでは、発生する可能性のあるフィルタリングの問題事例と、従業員が危険なヒュームにさらされるのを避けるための方法を紹介します。
- フィルターの寿命：フィルターは時間の経過とともに飽和状態になるため、交換する必要があります。飽和状態を検出するには、空気の入力と出力の圧力差をフィルタリングシステムで監視する必要があります。フィルターがほぼ飽和状態であることを圧力差が示している場合は、メンテナンスのリマインダーが表示される必要があります。飽和しきい値に達すると、機器を自動的に停止しなければなりません。
- エアフロー漏れ：ヒューム抽出システムは漏れてしまうと、その機能を果たしません。漏れを検出するには、抽出ポイントの近くで抽出ユニットの圧力を監視し、空気の流れが適切であることを確認する必要があります。
ヒント3：抽出が必要な汚染物質の特定
どの汚染物質が空気中に放出されているかを知ることは、適切なフィルターと抽出ユニットを選択するために不可欠です。これにより、潜在的な健康リスクを認識することもできます。例えば、塗料や油は非常に危険な物質を空気中に放出する可能性があります。錆の微粒子においても同様です。
抽出が必要な汚染物質は、除去した物質と、場合によってはレーザーで使用したガスの2つの発生源がある可能性があります。
ここでは、対処している汚染物質を特定する方法を紹介します。
- 除去した素材：除去したすべての素材は、粉塵やヒュームに変わります。空気中に放出される副生成物を特定するには、材料のサプライヤーから提供される製品安全データシート（MSDS）を使用する必要があります。この文書には、使用する素材の特性と潜在的な危険性に関する情報が含まれています。
- アシストガスとシールドガス：レーザーカッターや溶接機の多くは、アシストガスやシールドガスを使用します。これらのガスには、窒素、酸素、ヘリウム、アルゴンなどが含まれます。結果として生じる副生成物は、作業環境から排除する必要があります。レーザーマーキングおよびレーザークリーニングシステムはガスを使用しません。
よくある質問（FAQ）
どのくらいのエアフローが必要ですか？
必要なエアーフローの量は、除去する素材の量に直接比例します。レーザーマーキングは物質をほとんどまたは全く除去しませんが、レーザー切断やレーザークリーニングのような他の処理はかなりの量の素材を除去し、高いエアフローを必要とします。レーザーを購入する際には、エキスパートが必要なエアーフロー量の特定をサポートできるはずです。
汚染物質はどのようにフィルタリングされていますか？
空気は主に2つの方法でフィルタリングできます。レーザーヒューム抽出システムを自社のダクトシステムに接続するか、フィルタリングシステムを購入します。
空気のフィルタリングがダクトで行われるか、または単体で行われるかにかかわらず、通常、フィルターには主に3つの種類があります。結果として生じる空気の品質は、従業員にとって100%安全です。フィルターが飽和した場合、効率を維持し、きれいな空気を確保するためにフィルターを交換する必要があります。
- 前置フィルター：前置フィルターは、人間の目に見える大きな粒子を捕捉します。
- HEPAフィルター：高効率微粒子エアフィルターは、繊維の層を通して微細な粉塵などの小さな粒子を捕捉します。0.3ミクロンのサイズの粒子を少なくとも99.97%除去することができます。
- 炭素フィルター：炭素フィルターは、におい、煙、ヒューム、化学物質（VOCなど）を捕捉し、中和させます。これらの汚染物質が通過すると、活性炭の小さな孔に閉じ込められます。
追加の安全対策は必要ですか？
フィルターを交換する場合は、追加の安全対策が必要です。
- 目の保護：暴露の危険性がある場合は安全眼鏡を着用してください。
- 肌の保護：手袋を着用し、長時間の肌への接触を避けてください。肌の露出部分を保護するため、粉塵を扱う前にバリアクリームを塗ってください（ただし、扱った後は絶対に使用しないでください）。
- 呼吸器官の保護：既知の、または予想される粉塵曝露レベルに基づいて選択した、NIOSH（国立労働安全衛生研究所）認証済みの人工呼吸器を使用してください。
- 個人の衛生：飲食の前、トイレの使用前、フィルターのメンテナンスの最後に手洗いをしてください。汚染された衣類は、その衣類だけを洗濯してから再利用してください。
レーザーの安全性に関する危険性の詳細については、 公式 のレーザー安全クラスを説明している記事を参照してください。
どの程度の音が大きすぎるのですか？
ヒューム抽出器の製品シートには、多くの場合dBA単位（加重デシベル）による値が記載されており、この単位によって生成されるサウンドレベルを示します。アメリカのOSHA政府機関では、騒音レベルが85dBAを超える場合、従業員は耳用保護具を着用することを推奨しています。ほとんどのヒューム抽出器は20dBAから80dBAのノイズを発生するため、耳を保護する必要はほとんどありません。
レーザーヒューム抽出器によって発生するノイズの量をよりよく理解するには、OSHAが提供する次の図を参照してください。
画像提供はアメリカ労働安全衛生庁（OSHA）。
レーザーを安全かつ効率的に保つ
適切なレーザーヒューム抽出システムにより、粉塵やヒュームは無害化されます。発生源での捕捉を実行し、飽和フィルタを変更し、自動安全対策を実施すれば、安全上の問題は発生しないはずです。
ただし、別の種類の問題が発生することもあります。
粉塵はレーザープロセスの有効性に影響を与える可能性があります。レーザーのレンズに蓄積すると、レーザービームの効率は低下します。レンズのクリーニングメンテナンスは、発生する粉塵の量によって異なる頻度で行う必要があります。この作業頻度を減らすために、レンズにほこりが溜まらないように送風機（エアーナイフなど）を取り付けることができます。
マーキング、クリーニング、テクスチャリングにレーザーが必要で、粉塵やヒュームを懸念している場合は、レーザーのエキスパートにお問い合わせください。定期的にヒューム抽出のエキスパートと連絡を取っており、特定の用途に何が必要かを知っています。
